第6章 电能（多种方法测电功率） 培优练习（学案 含答案）

多种方法测电功率
◎核心考点1 利用电能表和钟表测电功率+
【例1】小明家购买了一台空调，购买时广告宣传牌上标有“匹，制冷量3500W”字样，他想测量空调在一般情况下的实际功率，他只让空调工作，在6min内观察到他家的电能表的表盘转过了60转，电能表上标有。则此时空调的电功率为________W。
◎对点训练
1.如图所示，小王家的电能表表盘上标有“”字样，他将电视机单独接在该电能表上正常工作30min，电能表上的转盘转过60转，该电视机的电功率为______；小王家同时工作的用电器总功率不得超过______
小铭为检验某空调“一晚一度电”的广告的真实性，晚上10点整，断开家里的其他用电器的开关，只让一台该空调工作，此时电能表示数如图甲。第二天早上8点整关闭空调，此时电能表示数如图乙，则该晚实测耗电________度，由此可判断“一晚一度电”的广告词是__________填“真实”或“不真实”的。这晚该空调的电功率为________W。
◎核心考点2 伏安法测电功率
【例2】小张用两节干电池测小灯泡的电功率，电路如图甲所示，小灯泡额定电压为2.5 V，电阻约10 Ω，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”．
(1)用笔画线代替导线，连接完整图甲所示的实物电路．
(2)连接电路时开关应________(选填“断开”或“闭合”)．
(3)闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于________(选填“A”或“B”)端．
(4)小张连接好实验电路，检查连接无误后，闭合开关S，却发现灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数为3 V，可能发生的故障是________．
A. 滑动变阻器处断路　　B. 灯座接线短路
C. 小灯泡的灯丝断了 D. 开关接触不良
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑片P至电压表的示数如图乙所示，其读数为________V．当滑动变阻器的滑片P向B端移动时，滑动变阻器两端的电压________(选填“增大”或“减小”)．
(6)改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制得如图丙所示的I－U图像，根据图像比较小灯泡的电阻值，你有什么发现？把你的发现写成一句具有概括性的结论：________________________________________________________________________.
(7)小灯泡的额定功率是________W.
◎对点训练
1. (2020重庆A卷)在测小灯泡电功率实验中，小杨同学选用的器材有：额定电压为2.5 V的灯泡、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器和若干导线等．
(1)请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整(要求导线不能交叉)；
(2)连接电路时，开关S必须________，滑动变阻器的滑片P应调到最________阻值处；
(3)正确连接电路后，闭合开关S，发现电压表无示数，电流表有示数，原因是灯泡________(其它部分均完好)；
(4)故障排除后，滑片移至某处，电压表表盘如图丙所示，其读数为U1＝________V，再读出电流表的示数I1，由此算出此时灯泡电功率P1＝________(用字母表示)；
(5)小杨同学继续移动滑片P，将两电表对应的示数记录到下表中
实验序号 1 2 3 4 5
电压表示数/V U1 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表示数/A I1 0.14 0.18 0.20 0.24
则灯泡的额定功率为________W，他分析表中数据，发现灯泡的电阻也在变化，主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而________．
2. (2021宜昌)小红同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，选取额定电压为2.5 V的小灯泡，电压恒为3 V的电源、电流表、电压表、开关、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器可供选择：R1(10 Ω　1 A)、R2(20 Ω　0.5 A)、R3(50 Ω　0.2 A)，按如图甲的电路图进行实验．
(1)请将乙图中的实物电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变亮)．
(2)闭合开关，调节滑片的位置，当小灯泡两端电压为2.5 V时，电流表的示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为________W.
(3)下表是小红四次实验的数据，根据数据可知，小灯泡的实际功率随________而改变．
数据序号 1 2 3 4
电压U/V 2.5 1.7 1.3 0.5
电流I/A 0.24 0.21 0.16
电功率P/W 0.408 0.273 0.08
(4)请你分析表中的实验数据，判断小红在实验中选用的滑动变阻器是________(选填“R1”、“R2”或“R3”)．
◎核心考点3 单安法测电功率
【例3】在测定小灯泡额定功率的实验中所用小灯泡的额定电压，某小组设计了以下的实验步骤其中电源电压未知，电阻R的阻值已知．
实验步骤：
按如图所示的电路图连接好电路；
开关S拨到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数；
开关S拨到位置2，保持滑片位置不动，读出电流表示数，先算出小灯泡的电阻________用所测得的物理量表示，再根据计算小灯泡的额定功率．
他们按上述实验步骤测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是_______________________仔细分析后，他们认为要准确测出小灯泡的额定功率，只需将上述步骤改为
__________________________________________________________________________________________________________________________．
◎对点训练
1. (2020台州)小红在测量小灯泡的电功率实验中，选用的小灯泡标有“2.5 V”字样．
(1)在图甲电路中用笔画线代替导线，请你帮忙将电路连接完整；
(2)连接电路时，开关应处于________状态；
(3)实验过程中电压表示数为2 V，为测定小灯泡的额定功率，小红应将变阻器滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，同时注意观察________的示数变化，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W；
(4)小红还设计出了只有电流表没有电压表时测量小灯泡电功率的方法，其电路图(如图丙所示)，已知R0＝5 Ω，此方案最关键的一步是必须调节变阻器滑片，使电流表的示数为________A时，再读出电流表的示数，才能算出小灯泡的额定功率．
◎核心考点4单伏法测电功率
【例4】小珍在测量小灯泡额定功率的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“”的小灯泡、电源电压不变、滑动变阻器、开关、单刀双掷开关、电压表、阻值为的定值电阻、导线若干．她根据所给定的器材经过认真思考后，设计了如图甲所示的实验电路．
该实验的原理是________．
连接电路时，开关应处于________状态；闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的最________填“左”或“右”端．
闭合开关S，将拨到触点________填“a”或“b”，移动滑片P，使电压表的示数为________V．
在确保整个电路安全情况下，保持滑片P位置不变，将开关拨到另一触点，此时电压表的示数如图乙所示，其数值为________V；通过计算可知小灯泡的额定功率是________W．
◎对点训练
1.在用伏安法测量标有“”的小灯泡额定功率的实验中，小明发现电流表损坏，其他元件完好．
小明用已有的器材、的电阻和另一块电压表，设计了如图所示电路图．其中虚线框内的元件组合体相当于________．
小明进行了如下实验，请补充完整．
连接好电路后，将滑动变阻器连入电路的阻值调到________．
闭合开关S，移动滑片，使小灯泡两端电压为________V．
再读出两端的电压为．
若实验操作正确，则小灯泡的额定功率为________W．
参考答案
例1【答案】1000
【解析】是指每消耗的电能，电能表的表盘转过600转。我们要先根据表盘转过的圈数60转和算出空调在6min内消耗的电能，然后根据电功率公式算出空调的功率。
解：空调在6min内消耗的电能：，
空调的实际功率：。
故答案为：1000。
本题考查了学生对电能表参数的理解以及电能的求法、电功率的计算，理解电能表的参数是解答本题的关键。另外，在计算过程中，要注意时间单位的换算。
【答案】；2200；
【解析】表示的是电路中每消耗的电能，电能表的转盘转600r，知道电能表上的转盘转过60转，可求消耗的电能；根据求出电视机的电功率；知道工作电压和电能表允许通过的最大电流，利用算出小王家同时使用的用电器最大总功率。
【解答】“”，它表示：每消耗的电能，电能表的转盘转600圈；电能表的转盘转1圈，用电器消耗电能：，转盘转60转，用电器消耗电能：，电视机的电功率为：；
由电能表上的参数可知：工作电压220V，平时允许通过的最大电流10A；
小王家同时使用的用电器总功率：。
故答案为：；2200。
2.【答案】；不真实；220
【分析】
已知前后两次电能表的示数，示数之差就是消耗的电能；根据公式可求空调的电功率。
【解答】
根据电能表读数的变化，这段时间空调消耗的电能为：
度；一晚的时间，
则这晚该空调的电功率为：。
故答案为：；不真实；220。
例2【答案】 (1)如答图所示　(2)断开　(3)A　(4)C　(5)2.2 减小　(6)灯丝电阻受到温度的影响发生变化　(7)0.5
答图
【解析】(1)根据小灯泡的额定电压2.5 V和小灯泡的电阻约为10 Ω可知，电压表、电流表均选用小量程并要求电流正进负出，如答图所示；(2)连接电路时开关应断开；(3)闭合开关前滑动变阻器应调到阻值最大处，即滑片位于A端；(4)试验过程中电压表接近电源电压，电流表无示数即电压表所测小灯泡灯丝断了；(5)试验过程中电压表读数是2.2 V，滑动变阻器滑片向B端移动，滑动变阻器连入电路的阻值减小，灯泡与滑动变阻器串联分压，故滑动变阻器分得电压减小；(6)由图像可得灯泡的电流与其两端电压不成正比，这是因为灯泡发热引起灯丝电阻发生变化；(7)由图像可知，灯泡正常发光时的电功率P＝UI＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W.
对点训练1
1.【答案】(1)如答图所示　(2)断开　大　(3)短路 (4)0.7　U1I1　(5)0.6　增大
【解析】(1)由题图甲可知，向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，则向右移动滑动变阻器滑片时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，即滑动变阻器接入电路的是左端电阻丝；根据“一上一下”的原则，应将滑动变阻器的左下接线柱与灯泡的右接线柱连接，如答图所示；(2)为了保护电路，连接电路时，开关必须断开，滑动变阻器的滑片应调到最大阻值处；(3)由题意可知：电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，则说明灯泡发生了短路；(4)由图丙可知：该电压表所选的量程为0～3 V，分度值为0.1 V，故其读数为0.7 V．由P＝UI可得灯泡电功率P1＝U1I1；(5)已知灯泡的额定电压为2.5 V，则由第5组实验数据可以算出灯泡的额定功率P＝UI＝2.5 V×0.24 A＝0.6 W．由表中数据可以看出，随着灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流也增大，由P＝UI可知：灯泡的电功率增大，则灯泡的温度升高；利用R＝可以计算出第2～5组数据小灯泡的电阻分别为7.14 Ω、8.33 Ω、10 Ω、10.42 Ω，由此可知：灯丝的电阻随温度的升高而增大．
2.【答案】(1)如答图所示　(2)0.7　(3)实际电压(或电压)　(4)R2
答图
【解析】(1)要使滑片向左移动时小灯泡变亮，即滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路阻值变小，则应将电源的负极与滑动变阻器左下的接线柱相接，如答图所示；(2)由图丙可知，电流表使用小量程，示数为0.28 A，此时小灯泡正常发光，则其额定功率为P＝UI＝2.5 V×0.28 A＝0.7 W；(3)分析表格数据可知，小灯泡的实际功率随实际电压而改变；(4)电源电压为3 V不变，由表格数据可知，当小灯泡两端的电压为0.5 V时，通过的电流为0.16 A，此时滑动变阻器两端的电压为3 V－0.5 V＝2.5 V，接入电路的阻值为R＝＝≈15.6 Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为0.2 A，而实验电路中小灯泡在额定电压下电流大于0.2 A．综上所述，选用的滑动变阻器是R2.
例3【答案】 忽略了温度对灯丝电阻的影响 将开关S拨到位置1，移动滑片P，使电流表的示数与电阻R的乘积等于
【解析】解：因R与L并联，所以，支路两端的电压，通过小灯泡的电流，则小灯泡的电阻．
因灯丝的电阻与温度有关，所以测出的灯丝电阻与额定电压下的灯丝电阻不同，故小灯泡的额定功率不能用求．
对点训练
1.【答案】(1)如答图所示　(2)断开　(3)B 　电压表　0.75　(4)0.5
答图
【解析】(1)电压表要和小灯泡并联，如答图所示；(2)连接电路时，为了电路安全，开关应该断开；(3)电压表的额定电压为2.5 V，现在要增大电压，应减小滑动变阻器的电阻，滑动变阻器的滑片向B端移动；同时注意观察电压表的示数，直到小灯泡正常发光；电流表选的是0～0.6 A的量程，分度值为0.02 A，读数为0.3 A，此时小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W；(4)当电流表的示数为I2＝＝＝0.5 A，此时灯泡正常工作，的示数即为灯泡的额定电流，读出的示数即可以求出灯泡的额定功率．
例4 【答案】 断开 右 1
【解析】解：为测量小灯泡额定功率，闭合开关S，应将拨到触点a，此时电压表测小灯泡两端电压，移动滑片P，使电压表的示数为，此时小灯泡正常发光．
保持滑片P位置不变，将开关拨到另一触点，即触点b，此时电压表测小灯泡与定值电阻的总电压，电压表示数应大于，所以，由题图乙知，电压表使用的是量程，其示数为，由串联电路特点和欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电流，
则小灯泡的额定功率．
1.【答案】电流表 最大
【解析】解：用已知阻值的电阻和电压表根据欧姆定律可测量电路中的电流，因此虚线框内的元件组合体相当于电流表．
为保证电路中元件的安全，实验前滑动变阻器连入电路的电阻应最大；为测量小灯泡的额定电流，应使小灯泡两端的电压等于额定电压．
电路中的电流，则小灯泡的额定功率0.75W